Astuce technique

Flexible et dynamique: Utilisation correction adaptative des pixels défectueux

Qu'est ce que c'est que ce point dans mon image ? Si vous vous posez la question, c'est que vous êtes vraisemblablement sur la piste d'un pixel défectueux. Ces pixels présents selon un nombre variable dans tout capteur d'images courant sont perçus par l'observateur comme des parasites de l'image, car ils apparaissent plus sombres ou plus clairs que le reste de l'image. Même en réalisant des efforts importants au niveau de la fabrication du capteur, il est impossible d'éviter les pixels défectueux.
 
Lors de la fabrication de la caméra, les pixels extrêmement défectueux sont déterminés et enregistrés durablement dans la mémoire de la caméra à des fins de correction. Cela prend cependant en compte uniquement la situation au moment du test. Comme les pixels défectueux sont plus visibles avec un temps d'exposition, une amplification ou une température de capteur en augmentation, en fonction du contenu de l'image, ces pixels défectueux ne sont pas seulement perçus comme gênants. En effet, un grand nombre de pixels défectueux calibrés peuvent devenir visibles.
 
Ne serait-il alors pas plus judicieux de pouvoir déterminer et corriger dynamiquement les pixels défectueux directement dans l'application, quelles que soient les conditions de fonctionnement ? Avec la nouvelle fonction « Correction adaptative des pixels défectueux » disponible à partir de la version 4.82 de la suite logicielle IDS, c'est désormais possible.

Contexte

Les pixels défectueux sont des pixels de capteur, qui ne réagissent pas ou pas de façon linéaire à la lumière incidente. Ils présentent par rapport à leurs voisins une différence en termes de saturation, sensibilité, bruit ainsi que d'autres caractéristiques de pixel. En raison de ce « défaut », les pixels défectueux apparaissent gênants à l'image.

La présence de pixels défectueux est favorisée par des temps d'exposition longs, un réglage élevé d'amplification (gain) ou une haute température de fonctionnement du capteur.

Pixels défectueux avec un capteur couleur (à gauche) et l'image « corrigée » (à droite)
Pixels défectueux avec un capteur couleur (à gauche) et l'image « corrigée » (à droite)

La détermination et la correction des pixels défectueux reposent sur les opérations de pixel, qui nécessitent beaucoup de calculs. Il faut par conséquent appliquer différentes approches efficaces de cette correction des données, mais elles ne sont cependant pas toujours respectueuses des ressources. Selon la caméra ou l'application, l'une ou l'autre méthode peu s'avérer judicieuse.

Correction des pixels défectueux

Correction des pixels défectueux dans uEye Cockpit
Correction des pixels défectueux
dans uEye Cockpit

La suite logicielle IDS propose en fonction de la caméra utilisée 3 corrections possibles. L'uEye Cockpit permet de tester les différents procédés ou de les adapter à votre application. Pour cela, ouvrez les paramètres de la caméra dans uEye Cockpit sous « uEye > Propriétés ». Dans l'onglet « Divers » (Diverses), vous pouvez configurer la correction des pixels défectueux.

La case « Correction des pixels défectueux » (Hotpixelkorrektur) active la correction des listes de pixels défectueux statiques, enregistrées dans la mémoire non volatile de la caméra. Lorsque la case « Correction des pixels défectueux du capteur » (Sensor-Hotpixelkorrektur) est cochée, la correction interne est activée pour les modèles qui la prennent en charge côté capteur. La nouvelle fonction Correction adaptative des pixels défectueux (adaptive Hotpixelkorrektur) est activée à l'aide de la troisième case à cocher.

Correction des pixels défectueux

Avant que les caméras IDS ne quittent la fabrication, un contrôle est effectué sur chacune d'entre elles pour vérifier la présence de pixels défectueux. Une liste de ces pixels est ensuite enregistrée dans la mémoire non volatile de la caméra (calibrage). Lorsque la correction des pixels défectueux est activée, avec ce procédé statique, seuls les pixels de la liste sont corrigés. Cependant, parallèlement aux pixels défectueux enregistrés, des pixels défectueux supplémentaires peuvent apparaître en cours de fonctionnement.

L'utilisateur peut étendre la liste des pixels défectueux établie pendant le calibrage avec uEye Hotpixel Editor (voir l'astuce technique « Correction des pixels défectueux avec uEye Hotpixel Editor »).

Correction des pixels défectueux du capteur

Certains capteurs intègrent également une correction des pixels défectueux qui leur est propre. Cette variante est entièrement automatique, sans charge supplémentaire pour le processeur. Les pixels défectueux sont déterminés et corrigés avant même qu'ils ne quittent le capteur sous forme de données d'image.

Correction adaptative des pixels défectueux

La nouvelle correction adaptative des pixels défectueux à partir de la version 4.82 de la suite logicielle IDS est capable de détecter et de corriger dynamiquement les pixels défectueux pendant l'utilisation. Le procédé est désigné comme étant « adaptatif », car les valeurs de pixel sont adaptées efficacement aux pixels environnants en termes de direction et d'intensité.

Utilisation de la correction adaptative des pixels défectueux

La nouvelle correction adaptative des pixels défectueux peut fonctionner selon deux modes.

Mode « Detect once » (détection unique)

Dans ce mode, les pixels défectueux sont déterminés une seule fois, puis enregistrés de manière provisoire dans la mémoire de travail. Tant qu'aucune autre détermination dynamique de pixels défectueux n'est exécutée, la correction adaptative fonctionne avec cette liste. Il n'en résulte donc aucune charge supplémentaire en termes de calcul. Ce mode convient à toutes les applications à conditions d'éclairage statiques, qui ne nécessitent pas d'autre adaptation dynamique.

Le bouton « Déterminer de nouveau » (Neu ermitteln) permet de réinitialiser la liste des pixels défectueux et de « recalibrer » votre application avec la prochaine image. Le bouton ne peut être utilisé qu'en mode « Detect once ». La détection fonctionne de manière optimale si le capteur est occulté pendant la détermination des pixels défectueux.

Si le système doit être redémarré dans ce mode, la liste n'est plus disponible dans la mémoire de travail. Si la caméra est réactivée, la correction adaptative exécute automatiquement une détection de pixels défectueux en raison de l'absence de liste. À chaque modification du cadrage (AOI), une nouvelle liste est également créée automatiquement.

Mode « Detect dynamically » (détection dynamique)

La liste des pixels défectueux est déterminée dynamiquement pour chaque image. La correction adaptative des pixels défectueux peut ainsi mieux réagir aux conditions d'éclairage variables. Toutefois, dans ce mode nécessitant beaucoup de calculs, il est possible que la fréquence d'image complète (framerate) ne soit pas atteinte.

À titre d'information supplémentaire, le nombre de pixels défectueux corrigés est indiqué. En mode « Detect once », la valeur est déterminée une fois et reste fixe jusqu'à la prochaine détermination. Avec le mode « Detect dynamically », la valeur varie avec chaque image.

Sensibilité de la correction adaptative des pixels défectueux

Avec le curseur de sensibilité, vous pouvez agir sur le niveau à partir duquel le pixel doit être déterminé comme défectueux. Avec le réglage par défaut, les pixels défectueux sont filtrés des bruits de capteur avant qu'ils ne deviennent visibles. Dans des cas exceptionnels, si un trop grand nombre de pixels défectueux est détecté ou si des pixels défectueux restent visibles après l'activation de la correction, il est possible d'adapter la sensibilité.

Domaines d’utilisation

La correction adaptative est utile pour éliminer les pixels défectueux visibles uniquement après le calibrage en usine ou avec de très longs temps d'exposition, des réglages élevés d'amplification ou de hautes températures de fonctionnement.
 
Avec de longs temps d'exposition, une haute fréquence d'image n'a aucune incidence. Dans ce cas, la correction adaptative et dynamique des pixels défectueux par image est intéressante. En mode « Detect dynamically », pour chaque image, les pixels défectueux sont de nouveau déterminés et corrigés.
 
Pour atteindre des fréquences d'image élevées, il est conseillé d'utiliser la correction adaptative des pixels défectueux en mode « Detect once ». Vous pouvez alors créer une liste des pixels défectueux, qui sera enregistrée dans la mémoire de travail. Seuls les pixels de cette liste sont ensuite interpolés par la correction. Si nécessaire, vous pouvez créer de nouveau la liste à l'aide du bouton « Run once » (exécuter une fois) pour réagir à des contenus d'image fortement modifiés ou pour actualiser la liste à certains intervalles de temps.

Comparaison des différents procédés

 

Détection

Correction

Modèles uEye

Correction des pixels défectueux

1 x automatiquement à la fabrication de la caméra
→ liste de pixels fixe, limitée
Extension manuelle possible à l'aide de « uEye Hotpixel Editor »
À chaque image
Avec liste statique
Non adaptative
Charge processeur supplémentaire

Pour tous les modèles disponibles

Correction adaptative des pixels défectueux

"ONCE"
1 x possible à tout moment
→ Liste de pixels provisoire, illimitée
À chaque image
Avec liste dynamique
Correction adaptative
Charge processeur supplémentaire
Pour tous les modèles disponibles
"DYNAMIC"
À chaque image
→ Liste de pixels provisoire, illimitée
Charge processeur supplémentaire

Correction des pixels défectueux du capteur

En fonction du capteur

En fonction du capteur

Certains modèles uniquement

 

  • La correction adaptative des pixels défectueux fonctionne de manière aussi efficace qu'une correction propre au capteur, mais côté logiciel, et est disponible pour chaque caméra. Comme le nombre de pixels défectueux augmente avec des temps d'exposition longs, la charge légèrement supérieure du processeur est négligeable.
  • Grâce à la création dynamique de listes de pixels défectueux à tout moment, le système peut être « calibré » de manière optimale et rapidement pour chaque situation de fonctionnement.
  • La correction adaptative permet d'obtenir de meilleurs résultats sur les bords et représente l'intervention la plus minime qui soit au niveau du contenu de l'image.

Meilleurs résultats sur les bords avec la correction adaptative des pixels défectueux
Meilleurs résultats sur les bords avec la correction adaptative des pixels défectueux

Résumé

Avec la nouvelle correction adaptative des pixels défectueux, vous pouvez traiter ces derniers très différemment dans diverses applications. De plus, la correction adaptative de ces pixels peut être exécutée directement sur site, dans l'application, et permet ainsi d'optimiser les conditions d'application.

Pour obtenir les meilleurs résultats avec la correction adaptative des pixels défectueux, respectez les points suivants :

  • En mode « Detect dynamically », la correction des pixels défectueux a lieu pour chaque image, ce qui augmente la charge du processeur. Dans ce mode, il est possible de ne pas atteindre la fréquence d'image complète.
  • De petites structures d'image très contrastées, p. ex. des réflexions de 1-4 pixels, sont éventuellement détectées et corrigées en tant que pixels défectueux. Si cette réaction n'est pas souhaitée, nous recommandons d'utiliser le mode « Detect once ».
  • La correction adaptative des pixels défectueux peut être utilisée conjointement au sous-échantillonnage,au compartimentage ou au processeur de mise à l'échelle.
  • La correction adaptative des pixels défectueux ne peut actuellement être mise en œuvre qu'avec des formats de couleur logiciels ou RAW.


Pour de plus amples informations sur la programmation de la correction des pixels défectueux, reportez-vous au manuel uEye sous https://fr.ids-imaging.com/manuals-ueye-software.html.

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